Bulletin de la Société géographique de Liège, N° 18, 18" année, sept. 1982, pp. 49-57.
L'origine des dépôts cénozoïques
<<Om
>>et
<<On
>>à l'ouest de la Meuse de Dinant
(1)par F. GIR0LIMETTO Licencié en Sciences géographiques
Résumé. - Le plateau calcaire, dégagé par érosion différentielle à l'ouest de la Meuse de Dinant, est parsemé de sédiments tertiaires d'origine mari- ne, remaniés par une paléo-Meuse et piégés dans des poches de dissolu- tion qui ont évolué en lapié couvert. Ces sédiments sont surmontés de dépôts limona-caillouteux amenés par solifluxion au début du Quater- naire. Tous ces phénomènes ont .fait l'objet de plusieurs études contradic- toires; la présente apporte ses solutions, notamment par des analyses morphoscopiques et exoscopiques de grains de sable, et les englobe dans un essai de reconstitution de l'évolution paléogéographique de la région au Néogène et au début du Quaternaire.
De vastes lambeaux de dépôts tertiaires sont exploités à l'ouest de la Meuse de Dinant (fig. 1). Sur la carte géologique et dans la légende stra- tigraphique, ils sont désignés par les sigles « Om » et « On ». Ces sédi- ments sont conservés dans des poches de dissolution qui sont particulière- rement nombreuses entre Hastière et Bioul ; la présence en cet endroit d'un synclinal transversal met en affleurement les calcaires dinantiens sur plusieurs kilomètres carrés, effaçant l'alternance de crêtes psammiti- ques et de dépressions calcaires, typique de la région condrusienne [5] (2).
l. - L'ÉTUDE DES SÉDIMENTS TERTIAIRES DANS LEUR ENVIRONNEMENT
La description du socle paléozoïque et du relief a mis en évidence l'existence d'une dépression sur substrat calcaire, qui est à l'origine d'un paysage en plateau culminant vers 240 m, soit une vingtaine de mètres
(1) Nous tenons à remercier M. C. Ek, chef de travaux, pour son aimable et efficace appui lors de nos recherches et de la rédaction de cet article. Nous remer- cions également MM. A. Pissart et P. Bourguignon pour leurs précieuses remarques.
(2) Les chiffres entre crochets renvoient à la bibliographie in fine.
0 1 2 3 4 5km
FIG. 1. - Situation des exploitations des dépôts cénozoïques.
DÉPÔTS « OM » ET « ON » À L'OUEST DE DINANT 51 en contrebas des sommets psammitiques environnants ; en revanche, à l'est, il domine la vallée de la Meuse et son individualisation est la con- séquence de l'érosion différentielle du calcaire [l], descendu plus rapide- ment que les roches du Famennien par recul des versants. Des raccords altitudinaux entre le plateau et la vallée de la Meuse associent la forma- tion du plateau à celle de la « traînée mosane », le tout datant de la fin du Pliocène [ 4]. En effet, si l'on considère un autre plateau calcaire d'altitude similaire - celui dans lequel s'est encaissée la Molignée - et si l'on trace son profil longitudinal jusqu'à l'embouchure du cours d'eau, on constate que son altitude correspond, grosso modo, à celle de la « traî- née mosane » dans la région étudiée [5].
Au sein de ce vaste affleurement calcaire, se sont déposés des sables et des argiles tertiaires au fur et à mesure de la dissolution de la roche sous-jacente, ce qui a donné naissance à de nombreuses poches de disso- lution. L'observation de l'allure des couches de sédiments tertiaires ainsi que celle de la roche encaissante conduisent à la conclusion d'un fonc- tionnement de ces poches en lapié couvert. En effet, la stratification des dépôts argilo-sableux a été fortement perturbée par leur descente consé- cutive à l'approfondissement des poches de dissolution. La roche encais- sante se présente sous forme de chicots séparés par de profondes ravines ou lapiés. Sur les parois, diverses constatations peuvent être faites : nous avons noté surtout la présence d'une poudre de dissolution tapissant la roche, l'élargissement de toutes les diaclases remplies d'argile de décalci- fication, l'existence de cavités plus ou moins profondes sur les parois verticales.
La forme et l'aspect de surface des roches encaissantes et l'aspect des dépôts meubles montrent que la dissolution et la sédimentation des sables et .argiles étaient simultanées.
L'étude morphoscopique des sables par la méthode préconisée par le Laboratoire de l'Institut géographique de l'Université de Strasbourg (L.I.G.U.S.) [13] a permis de discerner différentes actions qui ont marqué les grains de sable.
( Légende de la fig. 1).
1. Freyr; 2. Sambre-et-Dyle Sud; 3. Sambre-et-Dyle Nord; 4. Onhaye-ECTP; 5. Pasek;
6. Weillen-ECTP; 7. Haut-le-Wastia; 8. Bioul-le-Mont; 9. Bioul-Rouchat; 10. Bioul- Ferme Gerlin.
Le relief est schématisé par les courbes de niveau de 200 et 260 m. Ces courbes indivi- dualisent le plateau calcaire qui s'étend à l'ouest de la Meuse, du sud de la Molignée
au sud du village d'Onhaye.
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1. - Le matériau de départ était d'origine marine comme !'.attestent les nombreux émoussés luisants inférieurs à 300 µ,m (proportion pouvant atteindre 40 % des grains étudiés) et les quelques grains ronds luisants conservés. Ce matériau provient probablement des sédiments qu'avait déposés une des transgressions oligocènes dans toute la région et dont il reste un vestige intact à Floreffe Saint-Héribert [16]. L'état actuel des recherches ne permet pas de trancher définitivement en faveur d'un âge tongrien [ 18] ou d'un âge rupélien [ 16] pour cette transgression marine.
Cependant, le facies des sables non remaniés (blancs, fins et micacés) appuie l'hypothèse .avancée par E. Van den Broeck et A. Rutot [ 18].
2. - Les agents qui ont remanié et déposé les sédiments dans les poches karstiques peuvent être groupés en deux grands types. - a) Un ruissellement local a amené des sables fins et des argiles plus ou moins rubéfiés et a favorisé la formation de lignite dans les dépressions qui devaient former à cette époque des lacs et des marécages [3]. Cette hypo- thèse est confirmée par la disposition en bassin de certains dépôts, notam- ment à l'exploitation Sambre-et-Dyle Nord (fig. 1 : sablière 11° 3). L'obser- vation sous le binoculaire de particules non usées d'un millimètre et plus et la présence de grains de limonite dans les échantillons analysés sont des indices en faveur de ce ruissellement local. - b) Un agent fluviatile est à l'origine du dépôt de sables grossiers plus ou moins rubéfiés et de len- tilles graveleuses. La longueur et la compétence de ce cours d'eau devaient être limitées, car les grains de quartz ont en moyenne un indice d'émoussé faible, quoique caractéristique, d'un transport fluviatile. En outre, cer- tains échantillons de ces dépôts sableux et graveleux contiennent des éléments gréseux arrondis ; ces éléments sont allochtones, puisque le sous- sol paléozoïque de la région n'en récèle pas ; leur présence est donc un indice de l'action de cet agent fluviatile.
3. - Dans toutes les exploitations, nombre de ces sédiments sont affectés de rubéfactions et d'altérations de deux origines. - a) Une partie des sédiments amenés étaient préalablement rubéfiés, comme l'indiquent les placages de sels de fer autour des grains et la présence de couches argileuses complètement rubéfiées. - b) Une altération et une rubéfaction du dépôt in situ sont démontrées par la coloration rouge interne de cer- tains quartz et par les linéoles rubéfiées visibles au sein de sables moyens et fins.
L'examen exoscopique (3) [11] [12] de certains grains de quartz a confirmé tous les résultats des analyses morphoscopiques et, en outre, a
(3) Cette analyse exoscopique a été menée à bien grâce à M. A. Ozer, chef de travaux, qui nous a initié à la manipulation du microscope électronique et a fourni la documentation adéquate, ainsi qu'à M. N. Simon, technicien, qui a imprimé et reproduit les différentes photographies.
DÉPÔTS « OM » ET «ON» À L'OUEST DE DINANT 53 permis de découvrir une autre action dans la longue série de péripéties qu'ont connues les dépôts ; il s'agit d'une éolisation de courte durée, mais relativement violente, subie par les grains. L'exoscopie a également mis en lumière des particules n'ayant subi aucun transport suffisamment long pour modifier significativement l'aspect de ces grains ; toutefois, un ruis- sellement local, torrentiel, a légèrement décapé certaines arêtes de quel- ques-uns de ces grains.
Selon la fraîcheur et l'ancienneté des traces, il a été possible d'établir un classement chronologique des différents environnements avec lesquels les grains ont été mis en contact. On a pu distinguer ainsi deux types d'évolutions :
a) Des évolutions longues et complexes, suivies par la majorité des grains selon la chronologie suivante : transport marin ; éolisation de faible durée mais violente ; transport fluviatile ; altération pédologique in situ.
b) Une évolution très courte due au rnissellement local de grains arrachés au substratum ou d'éléments marins remaniés.
fi. - LES DÉPÔTS SUPÉRIEURS LIMONO-CAILLOUTEUX
Les sédiments tertiaires argilo-sableux sont surmontés de dépôts plus récents limono-caillouteux, qui ravinent les sédiments sous-jacents. Ils se présentent avec une matrice abondante dans laquelle sont dispersés les éléments grossiers.
La charge caillouteuse renferme des éléments de deux natures : a) Des cailloux locaux et anguleux de cherts et de calcaires silicifiés - que l'on retrouve également contre les parois des poches karstiques -, ou encore de la limonite qui forme des gîtes de substitution dans la région, en liaison avec la présence des calcaires carbonifères [6].
b) Des galets allochtones bien roulés. Ils comportent 5 à 15 % de quartzites à cubes de pyrite et à veines de quartz à côté de quartz plus ou moins rubéfiés et de grès et quartzites plus ou moins fortement altérés.
On peut dès lors supposer qu'une partie au moins de ces éléments sont d'origine revinienne et proviennent du massif de Rocroi situé à 30 km au sud. Une autre analyse, basée sur !'émoussé des galets, traduit un transport fluviatile d'éléments en partie d'origine marine, tandis que certains de ces galets ont été fracturés par gélifraction, postérieurement à leur dépôt.
La matrice est limoneuse à limono-argileuse et est le résultat du rema- niement des sables sous-jacents, des produits de désagrégation des roches
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environnantes et des loess apportés au cours des périodes froides du Quaternaire. Ce remaniement local est attesté par les variations de facies.
Le mélange de deux types de cailloutis, la présence de galets fracturés, leur emballage dans une matrice, le fait que celle-ci possède certaines caractéristiques des sables sous-jacents et qu'à Bioul-le-Mont les dépôts supérieurs renferment des esquilles schisteuses provenant des sommets environnants indiquent que le matériel a été remanié. Il s'agit d'un rema- niement de type solifluidal comblant des zones en dépression qui étaient la conséquence de l'approfondissement des poches karstiques se poursui- vant au début du Quaternaire.
Ill. - L'ÉVOLUTION PALÉOGÉOGRAPHIQUE DE LA RÉGION À LA FIN DU TERTIAIRE ET AU DÉBUT DU QUATERNAIRE
Tous les résultats rassemblés jusqu'ici vont permettre de retracer l'évo- lution probable de la région .au Néogène et au début du Quaternaire.
L'histoire de l'Entre-Sambre-et-Meuse est marquée au Tertiaire par une série de transgressions qui ne laissent généralement de traces que dans l'ouest de la région. L'est de l'Entre-Sambre-et-Meuse ne subit que les transgressions bruxellienne et oligocène (Tongrien ou Rupélien).
Le recul de la mer oligocène vers le nord abandonne dans la région étudiée une nappe continue de sables marins extrêmement bien triés à une altitude proche de 260 m. Sur un paysage fraîchement né de la régres- sion marine, l'action du vent se manifeste et les grains subissent alors une éolisation probablement brève, mais relativement violente.
Au Mio-Pliocène se forme progressivement un axe hydrographique sud-nord entre Hastière et Bioul, déjà mis en évidence par J. Soyer [16]
et D. Dupagne [7] ; il devait se prolonger au nord vers une mer dont le rivage était est-ouest (la mer diestienne ?) ; vers le sud, cet axe - un ancêtre de la Meuse - ne devait pas s'étendre très loin, quelques dizai- nes de kilomètres, mais .atteignait néanmoins le massif de Rocroi.
La mise en place de la paléo-Meuse sur les sables s'accompagne d'infiltrations d'eaux et peu à peu se créent et se développent des poches karstiques par dissolution du calcaire. Pendant que les sables oligocènes sont déblayés et remaniés par la paléo-Meuse et le ruissellement local, les poches fonctionnent comme des bassins de sédimentation dans lesquels se déposent des matériaux divers plus ou moins rubéfiés et plus ou moins fins selon la proximité de l'axe fluviatile ; le cours de ce dernier sur les sables devait être, d'autre part, assez irrégulier. C'est ainsi que peut
DÉPÔTS « OM » ET «ON» À L'OUEST DE DINANT 55 s'expliquer le fonctionnement des poches en lapié couvert, l'enfoncement provoquant immédiatement le dépôt de sédiments meubles.
Le comblement des lacs karstiques est donc le résultat des apports combinés du ruissellement local et du cours d'eau. Tous ces dépôts sem- blent s'être formés sous un climat chaud et saisonnièrement humide ; ils ont connu une altération intense accompagnée de rubéfactions in situ.
Au Pliocène, le déblaiement des sables met progressivement en affleu- rement le substratum paléozoïque et entraîne une adaptation progressive du réseau hydrographique à la structure ; ainsi naissent les sections longi- tudinales est-ouest des affluents sur le calcaire : Molignée, Flavion, Burnot, dont les courts tronçons sud-nord sont les vestiges de l'influence de l'ancien cours de la Meuse. Pendant ce temps, la paléo-Meuse augmente sa charge et devient fortement graveleuse. Cette augmentation de charge peut être mise en relation avec la capture de la Meuse lorraine par la Meuse de Dinant, capture que A. Pissart [ 15] situe à la fin du Tertiaire, ce qui correspond avec les phénomènes décrits ci-dessus.
Le trajet du cours d'eau est à ce moment influencé par la présence d'un synclinal transversal. Celui-ci met en affleurement une vaste superficie de roches tendres (calcaires dinantiens), exception faite du «tige» (4) d' Anseremme qui semble avoir constitué un obstacle à l'érosion verticale de la paléo-Meuse. Le fleuve érode alors latéralement et comme le « tige » s'abaisse vers l'axe du pli transversal, le cours a pu « glisser » sur les roches famenniennes vers le cœur du synclinal, c'est-à-dire vers son cours actuel qui suit approximativement l'axe du pli [14].
Pendant que la Meuse s'adapte et s'enfonce dans sa vallée actuelle en même temps que ses affluents, les plateaux calcaires se dégagent sous l'action de l'érosion différentielle et l' « aplanissement » se forme ainsi entre Onhaye et Anhée, à la fin du Pliocène.
Au début du Quaternaire, l'enfoncement de la Meuse - consécutif à son détournement vers l'est entre Namur et Liège et à la capture de la Meuse lorraine par la Meuse de Dinant - permet la poursuite de la dissolution par abaissement des nappes aquifères. Ainsi des zones dépri- mées sont comblées par des dépôts de solifluxion ravinant les sédiments sous-jacents, remaniant les éléments locaux, le tout provenant de la désa- grégation du substratum et des apports de la paléo-Meuse.
La suite du Quaternaire est marquée par la continuation de l'encaisse- ment de la Meuse et de ses affluents ainsi que par le dépôt de loess plus ou moins conservé.
(4) Tige : nom local pour désigner les crêtes allongées à sous-sol gréseux.
56 F. GIROLTMETTO IV. - CONCLUSIONS
L'étude des sédiments tertiaires et de leur substrat à l'ouest de la Meuse de Dinant entre Hastière et le sud de Namur a permis l'élabora- tion d'une chronologie d'événements qui se situent au Néogène et au début du Quaternaire. C'est ainsi que l'histoire des dépôts notés << Om » et « On » sur la carte géologique de la Belgique a pu être retracée.
Les dépôts « Om » sont constitués de sables fins, blancs et micacés qu'a déposés la mer oligocène. Dans le nord-ouest de l'Entre-Sambre-et- Meuse, ces sables oligocènes sont glauconieux ; dans la région étudiée, la glauconie n'a pas été observée mais son absence peut s'expliquer par l'intense altération qui a affecté les dépôts. Il n'est dès lors pas impossi- ble que cette glauconie altérée soit à l'origine, du moins partiellement, des rubéfactions.
Les dépôts « On » sont le résultat du remaniement des sédiments
« Om » et de l'apport au Néogène d'élèments allochtones par une paléo- Meuse et le ruissellement local.
Une caractérisation sédimentologique et morphogénétique des dépôts limono-caillouteux a pu être effectuée ; leur origine complexe réside dans un remaniement par solifluxion, au début du Quaternaire, de sédiments tertiaires sous-jacents et d'éléments anguleux autochtones provenant de la désagrégation du substratum.
Quant à l'origine de la dépression, elle se trouve dans l'érosion diffé- rentielle du calcaire par rapport aux crêtes psammitiques environnantes.
(Laboratoire de Géomorphologie et de Géologie du Quaternaire, Univer- sité de Liège, octobre 1981).
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